Разработка установки и методики ультразвукового контроля поковки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Одним из действенных резервов повышения качества и надежности продукции машиностроения и других отраслей является неразрушающий контроль. Наибольшее развитие получила ультразвуковая дефектоскопия. По сравнению с другими методами неразрушающего контроля она обладает важными преимуществами: высокой чувствительностью к наиболее опасным дефектам типа трещин и непроваров, большой производительностью, возможностью вести контроль непосредственно на рабочих местах без нарушения технологического процесса, низкой стоимостью контроля.

Ультразвуковые методы контроля позволяют получить информацию о дефектах, расположенных на значительной глубине в различных материалах, изделиях и сварных соединениях. Автоматизация ультразвукового контроля не только повышает производительность труда, но и позволяет получить объективную картину качества изделия или сварного соединения, подобную рентгенограмме. Методы ультразвуковой дефектоскопии стали основными в различных отраслях народного хозяйства: в энергетике, тяжелом и химическом машиностроении, на железнодорожном транспорте, в судостроении. Ежегодно методами ультразвуковой дефектоскопии контролируются сотни тысяч метров сварных соединений металлоконструкций, десятки тысяч трубных соединений, котлоагрегатов, сварных стыков рельсов, оценивается качество деталей сосудов и аппаратов высокого давления, поковок, труб, листового проката и другой продукции. Эта работа выполняется операторами-дефектоскопистами. От их квалификации, теоретической и практической подготовки во многом зависит объективность получаемых результатов контроля.

1. Анализ характеристик объекта контроля

В данном курсовом проекте необходимо разработать технические средства и методику ультразвукового (УЗ) контроля специзделия изображенного на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1-Объект контроля

Материалом контролируемой детали является сплав АМГ5. АМГ5 - алюминиевый деформируемый сплав с высокой коррозионной стойкостью. Буквы Мг обозначают магний, а цифра 5 указывает на процентное содержание основного легирующего элемента. Также в состав сплава входит незначительное количество марганца, железа, кремния, цинка, титана, меди и бериллия. Марка АМГ5 хорошо сваривается и подходит для создания сложных конструкций.

Характерной особенностью современного крупносерийного производства слиткового литья является непрерывность технологического цикла получения заготовки, что требует одновременно больших количеств жидкого металла. Поэтому плавка деформируемых алюминиевых сплавов осуществляется преимущественно в плавильных печах ванного типа большой емкости, доходящей до 40 г и более. Плавка больших масс металла, особенно в топливных печах ванного типа, в случае окислительной атмосферы сопровождается повышенным окислением металла, в результате чего увеличиваются потери металла и степень загрязненности расплава неметаллическими включениями. Кроме того, значительно ухудшаются условия металлургической обработки расплава при рафинировании. Поэтому для получения высококачественных деформируемых алюминиевых сплавов необходимо уделять большое внимание защите расплава от излишнего окисления и правильному выбору метола и технологии рафинирования металла. Акустические характеристики АМГ5 [1]:

- Скоростьпродольныхволн:6320м/с;

- Скорость сдвиговых волн: 3190 м/с;

- Плотность материала: 2650 кг/м^3;

- Коэффициент Пуассона:0.31[2]

Технология получения специзделия-центробежное литье и токарная обработка .

Принцип центробежного литья заключается в том, что заполнение фор-мы расплавом и формирование отливки происходят при вращении формы вокруг горизонтальной, вертикальной или наклонной оси, либо при ее вращении по сложной траектории. Этим достигается дополнительное воздействие на расплав и затвердевающую отливку поля центробежных сил. Процесс реализуется на специальных центробежных машинах и столах.

Чаше используют два варианта способа, в которых расплав заливается в форму с горизонтальной или вертикальной осью вращения. В первом варианте получают отливки - тела вращения малой и большой протяженности, во втором - тела вращения малой протяженности и фасонные отливки.

Токарная обработка -- один из возможных способов обработки изделий путем срезания с заготовки лишнего слоя металла до получения детали требуемой формы, размеров и шероховатости поверхности. Она осуществляется на металлорежущих станках, называемых токарными.

Для данного объекта контроля наиболее вероятными являются дефекты типа внутренних несплошностей, которые имеют форму сфер и трещины, внутренние и наружные, которые имеют форму дисков. Кроме того могут появиться опасные дефекты в виде трещин в месте ступенчатого изменения сечения диаметра.

Минимально выявляемые размеры дефектов (раковины, трещин и пор) следующие: b_min=1,510^-3м, b_max= 510^-3м.

В отливке могут иметь место следующие типы дефектов

Трещины поверхностные и внутренние, разрывы появляются из-за значительных напряжений в металле при деформации. При обработке давление металл неоднократно подвергается нагреву и охлаждению, что приводит к возникновению внутренних напряжений, способствующих образованию внутренних разрывов и трещин (рисунок 1.2).

Рисунок 1.2- Внешний вид трещин в поковке

Поры (газовая полость) - полость произвольной формы, образованная газами, задержанными в расплавном металле, которая не имеет углов. Газовая пора - газовая полость, обычно сферической формы [3] .

Усадочная раковина - это дефект отливки в виде открытой или закрытой полости с грубой шероховатой иногда окисленной поверхностью, образовавшейся вследствие усадки при затвердевании металла [3] (рисунок 1.3).

Рисунок 1.3- Внешний вид пор и раковин в поковке

В нашем случае, в поковке имеются такие дефекты как раковины, поры и трещины, поэтому методика контроля должна быть разработана в соответствии с их размером и расположением и глубиной залегания в объекте

2. Сравнительный анализ известных методик и технических средств УЗ контроля отливок

2.1 Сравнительный анализ известных методик УЗ контроля

Ультразвуковой контроль заготовки проводится с помощью прямых совмещенных, прямых раздельно-совмещенных и наклонных преобразователей с углом ввода от 35 до 70°. При возможности выбора предпочтителен угол ввода 45°. Контроль заготовок осуществляется эхометодом, а при использовании прямых совмещенных преобразователей - также зеркально-теневым методом, если конструкция заготовки обеспечивает получение донного сигнала. Схема контроля, обеспечивающая наибольшую достоверность обнаружения несплошностей различной формы и ориентации (полный контроль), должна предусматривать прозвучивание каждого элементарного объема заготовки в трех взаимно перпендикулярных или близких к ним направлениях.

Прозвучивание прямым преобразователем в каком-либо направлении может быть заменено прозвучиванием наклонным преобразователем в направлении, близком к требуемому. Схемы контроля заготовок простой формы приведены в рисунке 2.1, где также показана возможность замены прямого преобразователя раздельно-совмещенным и наклонным (знак "или"). При этом контроль наклонным преобразователем выполняется в двух противоположных направлениях с разворотом преобразователя на угол 180°.

Полые цилиндрические заготовки (рисунок2.1, поз.3а и3b) контролируются по хорде наклонным или прямым преобразователем с насадкой таким образом, чтобы угол ввода обеспечивал прохождение ультразвукового пучка продольных или поперечных волн в направлении, близком к касательной к внутренней цилиндрической поверхности, или падение на нее под углом45±5°.



Рисунок 2.1- Схемы контроля заготовок

Основные типы дефектов в поковке - газовые поры, усадочные раковины ,трещины и другие ориентированные вдоль оси поковки - продольные дефекты. Значительно реже встречаются дефекты, ориентированные поперек оси поковки - поперечные дефекты. Возможны также дефекты, параллельные или почти параллельные поверхностям трубы типа расслоения. Они часто выходят на одну из поверхностей или близки к ней, поэтому обнаруживаются при контроле на продольные или поперечные дефекты.

В связи с тем ,что основные дефекты продольные, УЗ-волны направляют в поперечной плоскости, т.е. перпендикулярно к оси (рисунок 2.2). Обычно продольные УЗ-волны из призмы преобразователя или из иммерсионной жидкости вводят под углом к наружной поверхности. В результате преломления в стенке трубы образуется поперечная волна под углом ввода а, которая отражается от продольных дефектов.



Рисунок 2.2- Ввод поперечных волн в контролируемое цилиндрическое изделие

При контроле отливке применяют эхометод, эхо-теневой метод, зеркально-теневой метод.

Эхометод основан на регистрации эхосигналов от дефектов - несплошностей. На экране УЗ-дефектоскопа отображается информацию двух видов. Горизонтальная линия соответствует времени пробега импульса в ОК, а это время пропорционально пути импульса. Высота пиков (импульсов) пропорциональна амплитудам эхосигналов .

На рисунке 2.3 показаны схемы контроля эхометодом совмещенным преобразователем на продольные (вдоль оси трубы), поперечные дефекты и расслоения. Эти схемы контроля используют наиболее часто. Контроль по схемам рисунка 2.3, а и б выполняется с применением поперечных или нормальных волн [4].

Рисунок 2.3- Контроль эхометодом совмещенным преобразователем

При контроле поковок уместно применение хордового прозвучивания, которое используется для выявления трещин и пор, выходящих на наружную поверхность контролируемого изделия (рисунок 2.4):

Рисунок 2.4-Хордовое прозвучивание

Так же при контроле трещин ,пор и раковин будет использована следующая схемы прозвучивания прямым преобразователем (рисунок 2.6):

Рисунок 2.6-Схема ввода УЗ-волн наклонного преобразователя для обнаружения трещин,пор и раковин

В нашем случае при контроле поковки для выявления наклонных трещин и трещин, выходящих на поверхность объекта будет целесообразно применить эхо- метод, используя при этом наклонный раздельно-совмещённый преобразователь с акустической задержкой, а для выявления раковин и продольных трещин, будет применяться прямой преобразователь для уменьшения пути УЗ-волн в объекте.

2.2 Анализ дефектоскопов

В этом разделе будут рассмотрены основные технические устройства, использующиеся в промышленности при УЗ контроле поковок.

УСД-60. Ультразвуковой дефектоскоп УСД-60 (UCD-60) поиска дефектов в металле, пластмассе и других однородных материалов (рисунок 2.7) [5]

Рисунок 2.7 - Ультразвуковой дефектоскоп УСД-60

Новый универсальный ультразвуковой дефектоскоп USD-60 позволяет воспользоваться всем богатством возможностей современной цифровой техники: выводить сигнал в виде А, B, C -сканов, подключать датчик пути для построения координатной развертки изделия. Дефектоскоп УСД-60 позволяет измерять толщину изделий с высокой точностью и коррекцией V-образности, проводить ручной, автоматизированный контактный и иммерсионный (специальная и-зона) контроль.

Отличительные особенности ультразвукового дефектоскопа УСД-60, приведены в таблице 2.1

Таблица 2.1 Отличительные особенности УЗ дефектоскопа УСД-60

Дисплей	Цветной TFT 135 x 100 мм (640 х 480 точек)
Усилитель	широкополосный 0.4 - 20 МГц
Работа с кривой амплитуда-расстояние	измерение уровня сигнала в дБ относительно кривой и режим АСД по кривой АРК
Частота повторения ЗИ	до 2000Гц
Измерение спектра сигнала
Зоны контроля	три независимых, с индивидуальной логикой определения дефекта
Вывод сигналов в виде А-, В-, С- сканов

Технические характеристики ультразвукового дефектоскопа УСД-60 указаны в таблице 2.2.

Таблица 2.2.Технические характеристики УСД 60

Развертка: с шагом 0,01 / 0,1/ 1/ 10/ 100 мкс	мин.: 0 - 2,67мкс
	макс.: 0 - 1000 мкс
Задержка:	от -4 мкс до 1000 мкс, с шагом 0,01 / 0,1/ 1/ 10/ 100 мкс
Диапазон скоростей:	1000 - 9999 м/с
Задержка в призме	- 100 мкс, с шагом 0,01 / 0,1/ 1 и 10мкс
Демпфирование	25 ом / 50 ом/ 1000 Ом
Входной импеданс	50 Ом / 600 Ом
Зондирующий импульс	радиоимпульс, с амплитудой 50 или 200 В, с изменяемой длительностью от 16 до 500 нс, с шагом 16 нс
Демпфер зондирующего импульса	регулируемый от 0 до 15 полупериодов с задержкой демпфирования от 0 до 7 полупериодов
Частота повторений ЗИ	регулируемая от 20 до 2000Гц, с шагом 1/ 5/ 10 или 100Гц
Усилитель	широкополосный 0.4-20 МГц (-6 дБ)
Диапазон регулировки усиления	100 дБ, с шагом 0.5, 1, 2 или 6 дБ
Временная Регулировка Чувствительности (ВРЧ)	диапазон до 70 дБ, 12 дб/мкс, с построением кривой по 32 опорным точкам, введенным вручную или от контрольных отражателей

УД2-70. Предназначен для контроля продукции на наличие дефектов типа нарушения сплошности и однородности материалов, готовых изделий, полуфабрикатов и сварных (паяных) соединений, измерения глубины и координат залегания дефектов, измерения отношений амплитуд сигналов, отражённых от дефектов. Внешний вид указан на рисунке 2.6 .

Рисунок 2.6 - Внешний вид дефектоскопа УД2-70

Дефектоскоп УД2-70 возбуждает преобразователи одним экспоненциальным импульсом отрицательной полярности, амплитуда запускающего импульса не менее 185 В при длительности 75 нс. Рабочая частота УЗ колебаний, а также амплитуда и длительность зондирующего импульса зависят от подключенного преобразователя. Совместно с прибором используются, как правило, преобразователи имеющие встроенную индуктивность. Отдельного архива для хранения параметров преобразователей нет, все параметры контроля хранятся в архиве настроек на контроль конкретных изделий, емкостью 100 настроек. Дефектоскоп УД2-70 постоянно находится в раздельном режиме, совмещенный режим работы реализуется при помощи специального кабеля, поставляемого вместе с прибором [6].

В дефектоскопе УД2-70 предусмотрено два основных режима: основное меню и рабочий режим. Основное меню позволяет выбрать необходимое рабочее или специальное подменю, а рабочий режим предназначен для настройки параметров контроля и его проведения.

Основные технические параметры указаны в таблице 2.3.

Таблица 2.3 - Основные технические характеристики дефектоскопа УД2-70

Параметр	Ед. изм	Значение
Рабочие частоты	МГц	1,25; 1,8; 2,5; 5,0; 10,0
Диапазон контроля (по стали)	мм	0...5000
Диапазон усиления приёмного тракта	дБ	100
Динамический диапазон временной регулировки чувствительности (ВРЧ)	дБ	60
Абсолютная погрешность при измерении глубины залегания дефекта	мм	Hx±(0,5+0,02Hx)
Абсолютная погрешность при измерении отношения амплитуд сигналов	дБ	Hx±(0,2+0,03Нx)
Время непрерывной работы от аккумуляторной батареи	ч	не менее 8
Масса дефектоскопа	кг	не более 3,5 г
Габаритные размеры (без ручки)	мм	245x145x75

А1212 мастер профи. Ультразвуковой дефектоскоп А1212 MАСТЕР ПРОФИ - полностью цифровой, малогабаритный ультразвуковой дефектоскоп общего назначения. Обеспечивает реализацию типовых и специализированных методик ультразвукового контроля, высокую производительность и точность измерений. Внешний вид дефектоскопа указан на рисунке 2.7[7] .

Рисунок 2.7 - Внешний вид дефектоскопа A1212

Назначением прибора являются контроль сварных швов, поиск мест коррозии, трещин, внутренних расслоений и других дефектов, определение координат и оценка параметров дефектов типа нарушений сплошности и однородности материала в изделиях из металлов и пластмасс, измерение толщины изделия [5].

Таблица 2.4 - Основные технические характеристики дефектоскопа A1212

Параметр	Значение
Максимальная толщина объекта контроля (по стали)	3500 мм
Рабочие частоты	0,5ч15,0 МГц
Динамический диапазон дефектоскопа не менее	100 дБ
Диапазон изменений интервалов времени дефектоскопа	1ч1200 мкс
Диапазон настроек скорости ультразвука	1000ч15000 м/с
Полоса частот приемного тракта	0,14ч21 МГц
Диапазон перестройки аттенюатора	0ч90 дБ
Динамический диапазон ВРЧ не менее	30 дБ
Параметры зондирующего импульса:
- число периодов	0,5ч5
- амплитуда (половина размаха)	20, 100, 200 В
- длительности фронтов не более	20 нс
- частота повторения зондирующих импульсов	5ч200 Гц
Тип дисплея	жидкокристаллический
Количество точек экрана	320 х 240
Размеры отображающего поля экрана	77 х 58 мм
Питание (встроенная аккумуляторная батарея)	7,2 В
Время непрерывной работы (с подсветкой, с подогревом)	15 ч (12 ч, 2 ч)
Диапазон рабочих температур	от -20°С до +50°С
Габаритные размеры	245 х 120 х 40 мм
Масса электронного блока	650 г

Особенности дефектоскопа А1212 Мастер Профи: максимальное запоминание сигналов на экране дисплея; автоматическое определение координат дефектов и уровней сигналов во время работы с АСД; использование экранного курсора для ручного измерения координат и уровней принятых сигналов; встроенные АРД-диаграммы с автоматическим расчетом площадей дефектов, предназначенные для совмещенных преобразователей; программируемая форма и регулируемая частота посылки зондирующего импульса; построение по свободному закону функции ВРЧ (32-х точечных интерполяций); построение развертки типа «В»; дополнительные режимы: « временная электронная лупа» и «стоп - кадр»; наличие режимов толщиномера; совместимость с большим спектром преобразователей от различных производителей [8].

USLT 2000. Ультразвуковой дефектоскоп на базе стандартного компактного компьютера (ноутбука), бытового или промышленного исполнения, для решения общих задач дефектоскопии, в частности при повышенных требованиях к качеству контроля и документирования. Внешний вид показан на рисунке 2.8 [9] .

Рисунок 2.8 - Внешний вид дефектоскопа USLT 2000

Характеристики дефектоскопа:

- Высокая точность измерения и широкий диапазон рабочих частот;

- разрешающая способность, сопоставимая с аналоговыми приборами и высокая частота смены изображения;

- многообразие возможностей при воспроизведении изображения сигналов;

- универсальность в методах оценки результатов в соответствии с национальными или международными правилами контроля: АРД-кривые, временная регулировка чувствительности, АРК;

- оболочка управления под WINDOWS и использование всех возможностей WINDOWS;

- запоминание и воспроизведение параметров настройки и результатов контроля в банке данных;

- отношение "пользователь - центральный пункт" через стандартные интерфейсы для специализированной обработки данных;

- комплектация специальной программой и специальными преобразователями для контроля качества точечной сварки.

Таблица 2.5 - Основные технические характеристики дефектоскопа

Параметр	Значение
Частотный диапазон:	0,5 - 20 МГц, 2 узкополосных диапазона, широкополосный и высококчастотный диапазоны
Диапазон калибровки по глубине:	мин.: 0 - 2,5 мм, макс.: 0 - 10 000 мм (при С=5920 м/с)
Скорость звука:	1000 - 15000 м/с
Смещение по горизонтали:	- 10 - 1000 мм
Регулировка усиления:	0 - 110 дБ, ступенями 0,5/1/2/6/24 дБ
Частота следования импульсов:	макс. 1000 Гц, зависит от диапазона развертки и зоны действия АСД, плавная регулировка;
Форма представления сигналов:	двух- или однополупериодное детектирование по положительной или отрицательной полуволне;ВЧ-представление (до 150 мм по стали)
Отсечка:	0 - 90% высоты экрана
Измерение расстояний:	для каждого стробирующего импульса по фронту или максимуму сигнала, по переходу через "0" для двух ВЧ-сигналов
ВРЧ:	до 16 опорных точек, динамический диапазон 40 дБ, крутизна 6 дБ/мкс, работа с АРК, ВРЧ
Запоминание изображения на экране:	статическое, динамическое, усреднение по 2 - 32 сигналам
Размер изображения (полного):	199 мм х 123 мм (стандартный ПК); 186 мм х 115 мм (промышленный ПК)
Запоминание данных:	в банке данных Access на жестком диске
Выходы:	документирование через стандартные выходы в ПК Notebook
Размеры:	63 х 300 х 230 мм (стандартный Notebook); 70 х 255 х 310 мм (промышленный Notebook)
Масса (в комплекте):	3,8 кг (стандартный Notebook); 5,7 кг (промышленный Notebook)

USM35. Этот дефектоскоп представляет собой усовершенствованную версию популярной модели USM 25. В этом приборе применен современный цветной ЖК-индикатор с высокой контрастностью, большим углом обзора, беспараллаксной сеткой (рисунок 2.9) [9].

Использование цветного индикатора позволяет путем смены цвета изображения сигналов отобразить способ выявления дефектов - прямым или отраженным лучом.

Применение литиевых батарей со встроенным зарядным устройством для 14 часов непрерывной эксплуатации.

Рисунок 2.9 - Внешний вид дефектоскопа

Применение цветного индикатора также позволило:

- Улучшить подсветку индикатора в соответствии с условиями освещенности на месте проведения контроля.

- Обеспечить лучшую индикацию кривой браковочного уровня из

- Ввести различные цвета для стробирующих импульсов АСД для их лучшего распознавания. Класс защиты IP66

Технические данные

Частотный диапазон: 0,2 - 1 МГц, 0,5 - 4 МГц, 0,8 - 8 МГц, 2 - 20 МГц

Диапазон калибровки по глубине:0 - 0,5 мм + 10%, 0 - 9999 мм + 10% (для диапазона 0,2 - 1 МГц, 0,5 - 4 МГц), 0 - 1420 мм + 10% (для диапазона 0,8 - 8 МГц, 2 - 20 МГц).

Задание скорости звука:1000 - 15000 м/с, пошагово по 1 м/с.

Задержка сигналов: - 10 до 1000 мм.

Регулировка усиления: 0 - 110 дБ ступенями 0,5;1;2;6;12 дБ (0 - блокировка изменения усиления), плавная регулировка.

Частота следования: 8 - 1000 Гц, 10 положений регулировки.

Форма представления эхо-сигналов: двухполупериодное детектирование, детектирование по положительной или отрицательной полуволне, ВЧ-сигнал (до 50мм).

Отсечка: Линейная 0 - 80% высоты шкалы экрана с шагом 1 %.

Оценка параметров эхо-сигналов: измерение пути прохождения и разницы расстояний по фронту сигнала, измерение амплитуды сигналов в % от высоты экрана, глубина залегания и расстояние до проекции дефекта на поверхность, измерения по фронту или пику сигнала, USM 35X DAC - амплитуда в дБ относительно кривой амплитуда-расстояние, USM 35X S - в дБ относительно АРД или как диаметр дискового отражателя относительно кривой.

Разрешающая способность: 0,01 мм до 99,99 мм, 0,1 мм от 100,00 мм до 999,9 мм, 1,0 мм свыше 1000,0 мм.

Индикатор: Цветной ЖК TFT-индикатор, 116 х 87 мм, 320 х 240 точек.

Интерфейс: RS 232, ввод и вывод данных.

Выходные сигналы: синхронизация, срабатывание АСД.

Встроенная память: 200 блоков параметров настройки, включая изображение, комментарий, просмотр изображения, каталог. Доп. память для всех типов USM 35: запоминание до 5000 считываний толщин и до 500 изображений сигналов с разбивкой по объектам (до 100) с 10-ю комментариями на объект, привязка объекта к блоку параметров.

Рабочие температуры: 0…+50°С/-20…+55°С по результатам дополнительных испытаний

Питание: Литиевые батареи (14ч) или 6 NiCd аккумуляторов, сухих батарей или от сети

Размеры (ВхШхГ): 100 мм х 255 мм х 177 мм

Масса: 2,2 кг с источниками автономного питания

УД4-76. Ультразвуковой дефектоскоп-томограф общего назначения УД4476, с большим высококонтрастным TFT дисплеем, предназначен для контроля продукции на наличие (обнаружение) дефектов типа нарушения сплошности и однородности материалов, изделий и полуфабрикатов, сварных соединений, измерения отношения амплитуд сигналов от дефектов, глубины и координат их залегания. Функция томографа позволяет отображать и сохранять результаты контроля в виде Б сканов с привязкой к пути сканирования. Дефектоскоп также решает задачу измерения толщины изделий при одностороннем доступе. Включено несколько режимов работы с АРД диаграммами, что позволяет удобно и быстро определять эквивалентные размеры дефектов. Внешний вид указан на рисунке 2.10 [5].

Рисунок 2.10 - Внешний вид дефектоскопа УД4-76

Ультразвуковой дефектоскоп УД4-76 адаптирован и полностью соответствует требованиям нормативной документации, действующей в различных производственных секторах, таких как: атомная энергетика, металлопроизводство, трубная промышленность, железнодорожный транспорт и т.д.[ndt.com.ua]

Особенности дефектоскопа:

- работа с любыми типами пьезоэлектрических преобразователей;

- измерение эквивалентных и условных размеров дефектов;

- функция «толщиномер»;

- развертки типа А-скан, В-скан;

- синхронизация: внутренняя, внешняя, от датчика пути;

- контроль скорости сканирования;

- различные формы детектирования: РЧ / 2п.п. / +п.п. / -п.п.;

- набор функций регулировки усиления, в том числе АРУ, ВРЧ;

- интерфейс автоматической калибровки параметров ПЭП и объекта контроля;

- несколько режимов работы с АРД диаграммами;

- два независимых трехуровневых измерительных строба;

- два дополнительных специальных строба;

- возможность контроля акустического контакта;

- система АСД по всем уровням стробов;

- индикация АСД на ярких трехцветных светодиодах;

- усовершенствованный режим пиковой кривой;

- режим наложения текущего сигнала на зафиксированный ранее (режим «стоп-кадр»);

- построение спектра сигнала;

- динамическое изменение характеристик генерирующего тракта в зависимости от включаемых частотных фильтров;

- разметка экрана по отражениям сигнала в объекте контроля;

- возможность использования специального программного интерфейса;

- возможность выбора структуры меню по двум схемам: «Пользователь» / «Эксперт»;

- возможность создания голосовых комментариев ко всем типам сохраняемых данных;

- большой высокоскоростной TFT дисплей;

- сохранение и вызов настроек контроля;

- связь с ПЭВМ через USB порт.

Таблица 2.6 - основные технические характеристики дефектоскопа УД4-76

Параметр	Значение
Рабочие частоты	от 0,4 до 15 МГц
Диапазон контроля (по стали)	0…12 000 мм
Динамический диапазон усиления приемного тракта	100 дБ
Абсолютная погрешность при измерении глубины залегания дефекта	±(0,1+0,005 Нх) мм
Абсолютная погрешность при измерении отношения амплитуд сигналов	±(0,2+0,03 Nx) дБ
Масса дефектоскопа, не более	3,5 кг
Габаритные размеры (без ручки)	247 Ч 147 Ч 80 мм

Сравнение основных параметров контроля представлено в таблице 2.6.

Таблица 2.6 - Сравнение основных представленных дефектоскопов

	Полоса пропускания, МГц	Диапазон контроля, мм	Усиление сигнала	Диапазон скоростей, м/с	Диапазон температур	Размер дисплея и разрешение	Типы развертки	Память (кол-во результатов)	Время автономной работы
УСД-60	0.4 - 20	До 3000	90 дБ	1000-9999	-10… +50°С	TFT 135 x 100 мм (640 х 480 пикселей)	А-скан, В-скан, С-скан	5000	7-8 ч
A1212	0.5 - 15	До 3500	100 дБ	1000-15000	-20… +50°С	320 х 240 пикселей	А-скан, В-скан	500	15 ч
USLT 2000	0.5 - 20	До 10000	110 дБ	1000-15000	-20… +55°С	10.4” VGA (1024*768 пикселей)	А-скан, В-скан	99999	4 ч
УД4-76	0.4 - 15	До 12000	100 дБ	1000-9999	-40… +55°С	TFT (640 х 480 пикселей)	А-скан, В-скан	5000	6-8 ч
УД2-70	1.25-10	До 5000	100 дБ	1000-9999	-10… +50°С	640 х 480 пикселей	А-скан, В-скан	2000	6-8 ч
USM35	0,8 - 8	До 1420	110 дБ	1000-15000	-20… +50°С	320 х 240 пикселей	А-скан, В-скан	5000	14 ч

После анализа дефектоскопов выбираем дефектоскоп УД4-76. Его параметры наиболее подходят для контроля предложенного в задании изделия. Данный дефектоскоп распространен в странах СНГ, надежен, функционален, прост в освоении, имеет относительно малую стоимость.

2.3 Анализ сканирующих устройств для УЗ контроля

Выпускаются устройства для ручного УЗК, облегчающие работу оператора и позволяющие повысить эффективность контроля.

Ручной сканер HSTC-X01 представлен на рисунке 2.11. Этот ручной сканер в форме кронциркуля открывает новые возможности для быстрого проведения ручного контроля, включая запись данных [10].

Рисунок 2.11 - Ручной сканер HSTC-X01

Возможности:

- Ручной однокоординатный сканер для контроля плоских поверхностей, труб и неровных поверхностей.

- Дизайн "подключай и работай".

- Компактный, легкий, универсальный.

- Работает в любом направлении.

- Расстояния между датчиками легко регулируются, и углы могут быть установлены на 45є, 60є и 70є.

Преимущества: быстрый контроль; крепкий корпус; полный диапазон призм и преобразователей; применяется для контроля труб, камер высокого давления, резервуаров хранения и деталей конструкции.

Комплектация:

- сканер;

- два преобразователя на 5-МГц (6 мм в диаметре) с разъемами LEMO®

- комплект призм на 45є, 60є и 70є;

- кодировщик на колесиках;

- два кабеля 3 м;

- переносной кейс.

HSFCS-XY01 - гибкий сканер, обладает необходимой гибкостью для контроля неровных и наклонных поверхностей (рисунок 2.12). Система множественных чашечных присосов держит сканер на детали. HSFCS-XY01 также может быть с чашечными присосами, активируемыми вручную, что исключает необходимость использования компрессора [10].

Рисунок 2.12 - Сканер HSFCS-XY01

Контроль осей и осевых заготовок производится при помощи оптического координатного устройства (рисунок 2.13), которое служит для определения положения ПЭП на торце заготовки. Использование координатного устройства позволяет наряду с определением глубины залегания дефекта определять положение дефекта относительно центра заготовки, а также обеспечивает контроль за перемещением ПЭП [11].



Рисунок 2.13 - Внешний вид оптического координатного устройства

Устройство сканирования для ультразвукового контроля бандажей и колесУСБК-1 (рисунок 2.14)

Рисунок 2.14 - Внешний вид устройства УСБК-1

Для контроля цилиндрических изделий разработано и устройство, схема которого приведена на рисунке 2.15.

Рисунок 2.15 - Устройство для контроля цилиндрических изделий

Устройство для наружного ультразвукового контроля цилиндрических изделий содержит основание с упорами, установленную на нем ходовую тележку с приводом, закрепленную на тележке опору с установленной на ней обоймой с набором из четырех преобразователей и механизм ориентации обоймы.

Объект контроль устанавливается внутрь обоймы с преобразователями, затем ходовая тележка проходит по основанию до одного из упоров. Обойма с преобразователями поворачивается с помощью механизма ориентации на требуемый угол (в зависимости от параметров преобразователей) и тележка идет в обратную сторону до второго упора. Процесс повторяется, пока не будет прозвучен весь объект контроля.[17]

3. Выбор метода контроля (теоретический анализ акустического тракта)

Проанализировав существующие методы контроля поковок, описанные в предыдущем пункте можно сделав следующие выводы:

- контроль дефектов типа внутренняя несплошность, ориентированных вдоль оси изделия необходимо контролировать прямым преобразователем эхо-методом;

- контроль трещин, ориентированных перпендикулярно оси вала необходимо контролировать наклонным преобразователем по хорде, а также прямым преобразователем с торца поковки.

При контроле отливки уместно применение хордового прозвучивания, которое используется для выявления трещин и пор (рисунок 3.1).

Рисунок 3.3 -Хордовое прозвучивание

Формула для расчета амплитуд акустических эхо-сигналов наклонного преобразователя для двугранного угла [18]:

(3.1)

где - площадь преобразователя, равная =, где а - радиус преобразователя;

b - радиус дефекта;

- длина волны;

- путь ультразвука в материале объекта контроля, от точки выхода до отражателя;

- приведенный путь ультразвука в призме преобразователя;

- угол ввода луча;

- угол наклона призмы;

- коэффициент прохождения через границу раздела.

Коэффициент прозрачности для прошедшей продольной волны можно найти по формуле [18]

, (3.2)

где Z_l и Z_t - удельные волновые сопротивления нижней среды для прошедших продольной и сдвиговой волн соответственно;

Z₁ - удельное волновое сопротивление верхней среды;

При расчете расстояния от преобразователя до дефекта в плоскости падения волны допустимо преобразователь заменить мнимым излучателем. Площадь мнимого преобразователя будет рассчитываться по формуле [18]

. (3.3)

Приведенный путь ультразвука в призме преобразователя r_П будет равен

, (3.4)

где - скорость продольной волны в материале призмы;

- скорость поперечной волны в материале объекта контроля;

- действительный путь ультразвука в призме преобразователя.

Функция затухания E при падении прямого луча имеет следующий вид [18]

, (3.5)

где - коэффициент затухания в материале призмы;

- коэффициент затухания в материале объекта контроля.

Уравнение акустического тракта наклонного преобразователя для сферы диаметром 2b имеет следующий вид [18] :

, (3.6)

где: -суммарное ослабление ультразвука в акустическом тракте;

r₃ - путь ультразвука от мнимой пьезопластины до точки ввода в изделие;

Дефект в виде раковины моделируется с помощью сферы диаметром 2b. В этом случае искусственным отражателем является глухое отверстие со сферическим дном.

Формула для расчета амплитуд акустических эхо-сигналов наклонного преобразователя для диска [18]:

(3.7)

Так же для сканирования поковки используют прямой преобразователь. Схема прозвучивания показана на рисунке 3.4..

Рисунок 3.4- Схема ввода УЗ-волн прямого преобразователя для обнаружения пор и трещин

Формула для расчета амплитуд акустических эхо-сигналов от сферического отражателя (отверстие со сферическим дном) диаметром 2b [18] :

 (3.8)

где: b - радиус сферы;

Формула для расчета амплитуд акустических эхо-сигналов от дискового отражателя (отверстие с плоским дном) диаметром 2b [18]:

(3.9)

В нашем случае при контроле поковки для выявления наклонных трещин и трещин, выходящих на поверхность объекта будет целесообразно применить эхо- метод, используя при этом наклонный раздельно-совмещённый преобразователь с акустической задержкой, а для выявления раковин и продольных трещин, будет применяться прямой преобразователь для уменьшения пути УЗ-волн в объекте.

В данном разделе был проведен и обоснован выбор эхоимпульсного метода контроля, проведен предварительный анализ акустического тракта для различных моделей дефектов возможных схем прозвучивания объекта контроля и получены его формулы.

отливка дефект преобразователь ультразвуковой

4. Расчет и конструирование преобразователей

4.1 Выбор частоты УЗ-волн

Выбор рабочей частоты ультразвуковых колебаний определяется в основном коэффициентом затухания и уровнем структурной реверберации материала объекта, а также его габаритами. Чем выше частота, тем меньше длина упругих волн в контролируемом изделии. Вместе с тем повышение частоты прозвучивания увеличивает направленность излучения и приёма, благодаря чему возрастает отношение отражённой от дефекта энергии к общей энергии, вводимой в изделие. Также увеличение частоты способствует повышению разрешающей способности, уменьшению мертвой зоны, снижению величины минимально выявляемых дефектов, повышению точности измерения расстояния, увеличивает чувствительность. С другой стороны, это приводит к возрастанию затухания ультразвука, ухудшаются условия прохождения УЗ-волн через поверхность ввода, увеличивается интенсивность отражения от границ зёрен и неоднородностей метала, не являющихся дефектами, уменьшению толщины пьезопластины. Таким образом, можно оценить и выбрать оптимальную частоту, которая обеспечит наибольшую чувствительность контроля при минимальных потерях энергии ультразвука.

При выборе частоты с точки зрения выявляемости минимальных дефектов следует учитывать, что когда длина волны превосходит размер дефекта, амплитуда отраженного или экранированного сигнала уменьшается с уменьшением размера дефекта гораздо быстрее, чем для более коротких волн.

Отсюда формируется условие

,

где - характеристический размер дефекта (в случае искусственного дефекта - это диаметр сферы, диска, цилиндра или ширина паза).

(4.1)

Оптимальная рабочая частота f_opt 1,06 МГц. По ОСТу 26-11-09-85 выбираем рабочую частоту f_p=2,5 МГц :

(4.2)

(4.3)

Условие выполняется.

4.2 Расчёт наклонного преобразователя

Для контроля заданного изделия используется наклонный преобразователь. Основной элемент преобразователя - пьезопластина. В качестве материала пьезопластины выберем цирконат-титанат свинца ЦТС-19 [13]. Сведем его характеристики в таблицу 4.1.

Радиус пьезопластины a определяется по формуле :

(4.4)

Толщина пластины h_п выбирается полуволновой для рабочей частоты f_р, на которой ведется контроль

 (4.5)

Таблица 4.1 -Характеристики материала ЦТС-19

Тип среза	Скорость звука C 10-3, м/с	Плотность 10-6 , кг/м3	Характеристический импеданс 10-6, кг/(м2с)	Диэлектрическая постоянная	Пьезомодуль 1012, Кл/Н	Коэффициент электромеханической связи
Вдоль направления поляризации	3,3	0,07	25	1525325	200	0,35-0,45

С целью гашения свободных колебаний пьезопластины, уменьшения длительности зондирующего импульса и расширения полосы пропускания с ее нерабочей частоты приклеивают демпфер. Если контролируются объекты большой толщины или применяются наклонные призмы, то демпфер, либо отсутствует, либо имеет импеданс кг/м²с. В качестве материала призмы выберем органическое стекло, т.к. его целесообразно применять в диапазонах частот 1,5..5 МГц. В таблице 4.2 приведены его основные характеристики [13].

Таблица 4.2 -Основные характеристики оргстекла

Плотность с ,кг/м3	Скорость продольной волны Сl м/с	Скорость поперечной волны Сt , м/с	Скорость поверхностной волны Сs , м/с	Коэффициент затухания д, м-1
1180	2670	1120	1050	8*10-6 f

С помощью наклонного преобразователя в контролируемое изделие вводятся поперечные волны. Это обеспечивается благодаря тому, что в отличие от прямого наклонный преобразователь имеет призму (линию задержки), на которую под определенным углом приклеивается пьезопластина. Пьезоэлемент излучает в призму продольные волны, которые на границе призмы с изделием преломляются, трансформируются и частично отражаются в призму. Для того чтобы в изделие вводились волны поперечного типа, необходимо, чтобы угол ввода волн находился между первым и вторым критическими углами. Рассчитаем геометрические параметры наклонного преобразователя согласно схеме на рисунке 4.1. Схема показана на чертеже 00.00.002 Д3.

Рисунок 4.1 - Схема расчета наклонного преобразователя

Первый критический угол для пары оргстекло-АМГ5 рассчитывается по формуле:

(4.6)

где C_l1 и C_l2 - соответственно скорости продольных волн в оргстекле и АМГ5.

Второй критический угол рассчитывается по формуле:

57, (4.7)

где C_t2 - скорость поперечных волн в АМГ5.

Определим угол ввода луча геометрически рисунок 4.2.

Рисунок 4.2 - Определение угла ввода

Определим угол наклона призмы по закону Снеллиуса:

(4.8)

где: -скорость продольных волн в призме, м/с;

-скорость поперечных волн в изделии, м/с;

При переходе через границу раздела сред оргстекло-алюминий акустическая волна испытывает преломление. Угол наклона призмы рассчитаем из отношения:

(4.9)

где в-угол наклона призмы.

Форма призмы и ее размеры выбираются такими, чтобы они обеспечивали отсутствие ложных импульсов. Для этого необходимо, чтобы отраженные от поверхности призма-изделие волны не попадали на пьезопластину, как показано на рисунке 4.1. В ближней зоне пьезоэлемента излучаемую волну можно считать слабо расходящейся. Тогда требования таковы, что луч АА', выходящий из нижней части пьезопластины после отражения от нижней поверхности призмы с учетом трансформации, не должен попадать на верхнюю часть пьезопластины, а луч ВВ', выходящий из верхней части пластины не должен попадать на ребро двугранного угла. Эти условия можно записать в следующем виде:

(4.10)

(4.11)

(4.12)

Стрела преобразователя определяется по формуле

(4.13)

n=

Путь центрального луча в призме определяется из условия

Таким образом, все отраженные волны должны попадать в ловушку и, испытывая в нем многократные отражения до попадания на пьезоэлемент, должны ослабнуть не менее чем на 60 дБ. Ослабление центрального луча в призме на пути от пластины до объекта должно быть не более 10 дБ.

Акустическое поле преобразователя с линией задержки можно приближенно оценить введением мнимого пьезоэлемента. Направление акустической оси мнимого излучателя определяется углом ввода центрального луча в изделие. Расстояние вдоль акустической оси от точки ввода до мнимого пьезоэлемента вычисляется по формуле

. (4.14)

Мнимый излучатель строится перпендикулярно акустической оси, а его размеры принимаются равными размеру преломленной лучевой трубки реального излучателя. Для дискового пьезоэлемента мнимый излучатель будет иметь форму эллипса с осью 2аґ в плоскости падения равной:

(4.15)

Определим параметры ближней и дальней зоны преобразователя по формулам:

 , (4.16)

Определим угол раскрытия основного лепестка по формуле:

(4.17)

Таким образом преобразователь состоит из следующих составных элементов: пьезопластины, призмы и корпуса.

К серебряным электродам пластины припаивается экранированный кабель для приложения электрического поля, затем пластина помещается в полость призмы.

Пьезопластину приклеивают к поверхности призмы с помощью универсального клея.

При разработке преобразователей размеры, форму и материал призмы выбирают таким образом, чтобы они по возможности удовлетворяли основному требованию - обеспечивали достаточное гашение УЗК, возникающих при отражении волн на границе раздела призма-изделие. Это условие выполняется тогда, когда все отраженные волны попадают в ловушку и испытывают в ней многократные отражения.

Ловушка выполнена в виде ребристой верхней грани призмы. Кроме того, материал призмы должен обладать износостойкостью и достаточной смачиваемостью, а в ряде случаев, и термостабильностью.

Корпус преобразователя обеспечивает прочность конструкции, а также является экраном, защищающим пьезопластину от внешних наводок и помех.

Электрические контакты выполняются пайкой кратковременно и легкоплавкими припоями, чтобы избежать располяризации пьезопластины.

Данная конструкция помещается в металлический корпус, приклеивается к его стенкам и подключается к разъему. Для соединения преобразователя с дефектоскопом используют кабель, обладающий минимальной собственной емкостью и длиной.

Затем на корпус преобразователя наносят риску, определяющую стрелу преобразователя и маркировочные знаки. Сборочный чертеж показан на чертеже 00.00.003 СБ.

5. Разработка методики контроля

5.1 Выбор типа УЗ-волн и направление их распространения в изделии

Выбор типа УЗ -- определяется габаритами и формой контролируемого изделия, а также характером и местом расположения дефектов. В ультразвуковой дефектоскопии в настоящее время применяют продольные, сдвиговые, поверхностные и нормальные волны. Однако, говоря об этих волнах, необходимо учитывать, что создавать в изделии как простой, так и сложной формы направленный пучок одной только какой-либо волны в «чистом» виде нельзя. Наряду с «нужными» волнами, распространяющимися в направлении предполагаемого дефекта, в изделии всегда будут возникать «побочные» волны, распространяющиеся в том же или других направлениях, вследствие отражения и расщепления волн на границе ввода УЗ-колебаний и на границах изделия. Если ввод УЗ-волн осуществляется через кривую поверхность, например, цилиндрическую, то тогда только центральный луч ультразвукового пучка падает на поверхность изделия по нормали и распространяется без трансформации. Для контроля изделий на наличие дефектов, ориентированных в металле под каким-либо углом к поверхности ввода УЗК, применяют сдвиговые волны. Эти волны возбуждаются в металле путём трансформации излучаемых пьезоэлементом продольных волн при переходе из призмы преобразователя в контролируемое изделие. В металле возбуждаются наиболее «чистые» сдвиговые волны, если угол падения ультразвуковых волн б выбрать больше первого и меньше второго критических углов [14].



Рисунок 5.1 Схема прозвучивания изделия продольными волнами: 1 - изделие; 2 - искательная головка; 3 - экран дефектоскопа; 4 - начальный импульс; 5 - донный импульс; 6 - импульс от дефекта; и - угол расхождения пучка УЗК; w1,w2,w3 - углы встречи ультразвукового луча с плоскостью.

Рисунок 5.2 Схема ввода сдвиговых волн в изделие с плоской(а) и кривой(б) поверхностью: 1 - изделие; 2 - призма головки; 3 - пьезоэлемент; б - угол падения.



Рисунок 5.3 Схема хода лучей преломлённых продольных и сдвиговых (б) волн при облучении выпуклой поверхности цилиндрической трубы параллельным пучком лучей продольных волн.

После выбора типа волн необходимо наметить направления прозвучивания изделия. При этом направление волн должно быть таким, чтобы обеспечивалось надежное выявление наиболее опасных дефектов и соответствовало типу контролируемого изделия. Так как необходимо проконтролировать весь объект, то начальная точка ввода УЗ-волн должна располагаться как можно ближе к внутренней границе поковке. Конечная точка области сканирования должна быть как можно ближе к наружной границе поковки, для выявления трещин, выходящих на поверхность изделия.

В нашем случае контролируемое изделие - отливка, дефекты в изделии - трещины и раковины и поры. Поэтому для контроля отливки и дефектов, расположенных под углом к поверхности ввода УЗК целесообразно использовать сдвиговые волны. Для контроля дефектов, расположенных вдоль оси контролируемого изделия применяются продольные волны прямого пьезопреобразователя. Будем использовать наклонный преобразователь с углом наклона призмы 36,3 и с углом ввода УЗ-волн 45. Прямой преобразователь будем использовать стандартный.

5.2 Выбор способа контакта

УЗ-волны хорошо отражаются от тончайших воздушных зазоров, поэтому для передачи УЗ-колебаний от преобразователя к изделию промежуток между ними заполняют слоем жидкости. Существует несколько способов передачи ультразвука [3].

Контактный способ. Преобразователь прижимают к поверхности изделия, предварительно смазанной жидкостью (например, маслом). В некоторых случаях слой жидкости заменяют или дополняют эластичным материалом. Контактный смазочный материал должен хорошо смачивать контролируемый материал и поверхность преобразователя, создавать тонкий равномерный слой .

Щелевой (или менисковый) способ. Между преобразователем и изделием специальным ограничителем создается зазор (его толщина примерно равна длине волны ультразвука), в который непрерывно подают контактную жидкость Этот способ может быть использован, если поверхность контролируемого изделия расположена вертикально или имеет переменную кривизну.

Иммерсионный способ. Между преобразователем и изделием создается толстый слой жидкости путем помещения изделия в ванну с водой или образования локальной жидкостной ванны.

Наиболее предпочтителен контактный способ, так как он не требует дополнительных технических решений для его реализации. Преобразователь прижимают к поверхности изделия, предварительно смазанной жидкостью (например, маслом). Выбирая контактный смазочный материал, следует помнить, что вода обладает недостаточной вязкостью и смачиваемостью и может вызвать коррозию изделия.

В качестве контактной смазки применяют солидол, машинное масло, раствор глицерина в воде, гели.

В качестве контактной жидкости применяется машинное масло. Качество подготавливаемой поверхности оценивают по параметрам шероховатости. Оптимальной считается поверхность с шероховатостью R_z = 20…40 мкм.

5.3 Выбор мест ввода УЗ-волн и схемы сканирования

Правильный выбор мест ввода УЗ -- волн должен обеспечить принятые ранее направления прозвучивания объекта контроля.

Как уже оговаривалось ранее контроль, поковки будем осуществляться хордовым прозвучиванием наклонным преобразователем и прозвучиванием прямым преобразователем. Так как необходимо проконтролировать весь объект, то начальная точка ввода УЗ-волн должна располагаться как можно ближе к кромкам поковки, однако это расстояние будет ограничено размерами преобразователя и влиянием боковой поверхности на результаты контроля. Конечная точка области сканирования поковки будет ограничиваться стрелой преобразователя.

Сканирование будет осуществляться по спирали. При контроле наклонным преобразователем сканирование осуществляется в двух направлениях. Шаг сканирования для повышения быстродействия дефектоскопа следует выбрать по возможности большим. Шаг сканирования выберем равным 10 мм для наклонного преобразователя и 10 мм для прямого, исходя из того, что он не должен превышать диаметра пьезопластины. В противном случае не все дефекты будут регистрироваться. Объект контроля с зонами прозвучивания и схемами сканирования представлен на чертеже

Скорость перемещения преобразователя определяется исходя из толщины изделия -- чем больше толщина изделия, тем меньше должна быть скорость перемещения. Выберем скорость перемещения равной 0,05 м/с.

Стабильность акустического контакта определяется качеством подготовки поверхности ввода, наличием и постоянством толщины слоя контактной жидкости между поверхностью ПЭП и изделием и скоростью сканирования.

Схема прозвучивания определяет совокупность направлений прозвучивания данного изделия. Она определяется выбором наиболее благоприятного угла встречи ультразвукового луча с плоскостным дефектом, и поэтому базируется на основе вероятностных оценок распределения плоскостных дефектов по ориентации и местоположению, полученных при статистическом анализе. Схема сканирования и празвучивания показана на чертеже 00.00.002Д1.

5.4 Выбор технических средств контроля

Выбор ультразвуковой аппаратуры определяется в основном функциональными возможностями и эксплуатационными характеристиками приборов. Проанализировав основные технические характеристики дефектоскопов, применяемых у нас в стране и за рубежом, пришли к выводу, что наиболее подходящим является дефектоскоп УД4-76. Дефектоскоп УД4-76 предназначен для выявления дефектов в сварных соединениях железобетонных и металлических конструкций, литье, поковках, сварных соединений. Подробное описание представлено в пункте 2.2..Выберем стандартный прямой преобразователь серии П111-2,5.

5.5 Выбор способа регистрации и расшифровка результатов

Основными измеряемыми характеристиками дефектов при УЗ -- контроле является: наибольшая амплитуда эхо-сигнала координаты дефекта, условные размеры дефекта, параметры формы дефекта.

Основной задачей ультразвуковой дефектоскопии является не только обнаружение дефектов, но и оценка их опасности для изделия. При неразрушающем контроле о найденных дефектах судят по косвенным характеристикам, часть из которых можно измерить. В ультразвуковой дефектоскопии такой характеристикой, по которой принимают решение о возможном обнаружении дефекта или о его отсутствии, является эквивалентная площадь дефекта.

Сравнивая значения измеряемых характеристик выявленного дефекта и значений, соответствующих характеристик эталонного отражателя, получают значения признаков дефектов. По значениям определенной совокупности признаков идентифицируют дефекты по классам, отображающим их потенциальную опасность.

В практике ультразвуковой дефектоскопии ограничиваются измерением числовых характеристик огибающих, называемых линейными и угловыми размерами дефекта (L, Х, Н).

Определим условные и угловые размеры реальных дефектов. К данным параметрам следует отнести условную протяженность L_д, условную ширину Х_д, условную высоту Н_д. Далее происходит сравнение этих параметров с аналогичными параметрами, измеренными на эталонных отражателях.

Схема измерения условной протяженности представлена на рисунке 5.1 а.

К= L_д / L_o, (5.1)

где L_д - условная протяженность дефекта;

L_o - условная протяженность эталонного отражателя.